本发明专利技术公开了一种总线控制装置、方法以及工控处理芯片和工业控制系统，总线控制装置包括：N个总线控制器，对应N种通信总线设置，每个总线控制器用以通过对应的通信总线连接至对应的外部设备，其中，N为大于1的整数；输入输出控制寄存器堆，分别与N个总线控制器连接，具有N个存储条目，N个存储条目与N个总线控制器一一对应，每个存储条目用于存储对应总线控制器所连接外部设备的控制信息和状态信息，以供工业处理器访问。本发明专利技术在总线控制装置中设置一个输入输出控制寄存器堆以供工业处理器直接访问外部设备的信息，这样工业处理器不需要多次经过AXI/AHBA总线和APB总线，提高了访问的实时性和执行效率。实时性和执行效率。实时性和执行效率。
【技术实现步骤摘要】
总线控制装置、方法以及工控处理芯片和工业控制系统
[0001]本专利技术涉及工业控制
，尤其涉及一种总线控制装置、方法以及工控处理芯片和工业控制系统。
技术介绍
[0002]目前，工业控制处理器（以下简称CPU）一般需要通过I2C（Inter
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Integrated Circuit，集成电路总线）总线控制器频繁访问外部设备来获取外部设备数据，然后对数据进行计算和分析处理之后，提取特定的信息，根据信息的结果去控制GPIO（General
‑
purpose Input/Output，通用型输入输出）控制器执行CPU的控制命令。而GPIO总线控制器和I2C总线控制器都是独立地挂在CPU总线上的中低速接口，CPU需要先通过AXI/AHBA总线访问APB总线，然后再通过APB总线访问I2C接口，同理GPIO也是一样的数据流程，这样分别操作I2C总线控制器和GPIO总线控制器才能得到数据，运算和执行控制命令，数据链路传输延时非常大，不利于工业控制处理器的强实时性应用场景。
[0003]并且，I2C总线的速率要远远小于CPU的速率，需要采用“停
‑
等”的方法即当CPU需要传输数据时先发起请求，停下等待I2C总线的数据是否准备好，然后再进行传输，极大地增加了访问期间的等待延迟。在强实时性场景中，外部设备数据的需求和控制信号的需求都是十分关键的，较长数据链路传输延时、数据访问时的等待延迟和控制的延迟会使得工业控制响应速率慢，效率降低，严重的影响生产效率。
专利
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种总线控制装置、方法以及工控处理芯片和工业控制系统，总线控制装置中设置一个输入输出控制寄存器堆以供工业处理器直接访问外部设备的信息，这样工业处理器不需要多次经过AXI/AHBA总线和APB总线，提高了访问的实时性和执行效率。
[0005]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出一种总线控制装置，所述装置包括：N个总线控制器，对应N种通信总线设置，每个总线控制器用以通过对应的通信总线连接至对应的外部设备，其中，N为大于1的整数；输入输出控制寄存器堆，分别与N个所述总线控制器连接，具有N个存储条目，N个所述存储条目与N个所述总线控制器一一对应，每个所述存储条目用于存储对应总线控制器所连接外部设备的控制信息和状态信息，以供工业处理器访问。
[0006]另外，根据本专利技术上述实施例提出的总线控制装置还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的一个实施例，所述输入输出控制寄存器堆具体用于：在接收到所述工业处理器发送的访问请求时，将第一目标存储条目中存储的控制信息和状态信息反馈给所述工业处理器，以使所述工业处理器根据所述状态信息和所述控制信息生成新的控制信息，以控制目标外部设备，其中，所述第一目标存储条目根据所述访问请求确定，所述目标
外部设备根据所述新的控制信息确定。
[0007]根据本专利技术的一个实施例，所述输入输出控制寄存器堆具体还用于：在接收到工业处理器发送的所述新的控制信息时，更新第二目标存储条目中存储的控制信息，并将所述新的控制信息通过对应的总线控制器发送至所述目标外部设备，以使所述目标外部设备执行所述新的控制信息，以及通过对应的总线控制器接收所述目标外部设备反馈的状态信息，更新所述第二目标存储条目中存储的状态信息，其中，所述第二目标存储条目为与所述目标外部设备对应的存储条目。
[0008]根据本专利技术的一个实施例，所述输入输出控制寄存器堆还包括：计算部件，分别与N个所述存储条目和N个所述总线控制器连接，并用以连接至所述工业处理器，用于将接收到的控制信息和状态信息存储至对应的存储条目，并将接收到的控制信息通过对应的总线控制器发送至对应的外部设备，以及根据接收到的访问请求，从对应存储条目中获取控制信息和状态信息反馈给所述工业处理器。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，所述访问请求中携带有指示所述第一目标存储条目的地址信息，所述新的控制信息中携带有指示所述第二目标存储条目的地址信息。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，N的取值为2。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，两个所述总线控制器分别为集成电路I2C总线控制器和通用型输入输出GPIO总线控制器。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述计算部件还用于：对所述I2C总线控制器反馈的状态信息进行实时运算，并根据运算结果生成GPIO控制信息，以及根据所述GPIO控制信息更新所述GPIO总线控制器对应的存储条目中存储的控制信息，并通过所述GPIO总线控制器将所述GPIO控制信息发送至对应的外部设备，以使该外部设备执行所述GPIO控制信息。
[0013]为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种工控处理芯片，包括根据上述的总线控制装置。
[0014]为达到上述目的，本专利技术第三方面实施例提出了一种工业控制系统，所述系统包括：工业处理器、N个外部设备，以及上述的工控处理芯片。
[0015]另外，根据本专利技术上述实施例提出的工业控制系统还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的一个实施例，所述工业处理器包括逻辑运算单元，当所述处理器需要访问外设数据时，所述逻辑运算单元用于：向所述工控处理芯片发送访问请求，并接收所述工控处理芯片针对所述访问请求反馈的外部设备的控制信息和状态信息；根据所述状态信息和所述控制信息生成新的控制信息，并将所述新的控制信息发送至所述工控处理芯片，以通过所述工控处理芯片控制目标外部设备，其中，所述目标外部设备根据所述新的控制信息确定。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，所述工业处理器内置有多级缓存和内存，当所述处理器需要访问非外设数据时，所述逻辑运算单元还用于：向第i级缓存发送访问请求；若所述第i级缓存命中，则接收所述第i级缓存返回的请求数据，否则将i加1，并判断i的取值是否达到M；若否，则返回所述向第i级缓存发送访问请求的步骤；若是，则向所述内存发送访问请求，并接收所述内存返回的请求数据。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，所述工业处理器依次经过AXI/AHBA总线、APB总线与所
述工控处理芯片连接。
[0018]为达到上述目的，本专利技术第四方面实施例提出了一种总线控制方法，该方法用于上述实施例的总线控制装置中的输入输出控制寄存器堆，所述方法包括：在接收到所述工业处理器发送的访问请求时，根据所述访问请求确定第一目标存储条目；将第一目标存储条目中存储的控制信息和状态信息反馈给所述工业处理器，以使所述工业处理器根据所述状态信息和所述控制信息生成新的控制信息，以控制目标外部设备，其中，所述目标外部设备根据所述新的控制信息确定。
[0019]另外，根据本专利技术上述实施例提出的总线控制方法还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的一个实施例，所述方法还包括：在接收到工业处理器发送的所述新的控制信息时，更新第二目标存储条目中存储的控制信息，其中，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种总线控制装置，其特征在于，所述装置包括：N个总线控制器，对应N种通信总线设置，每个总线控制器用以通过对应的通信总线连接至对应的外部设备，其中，N为大于1的整数；输入输出控制寄存器堆，分别与N个所述总线控制器连接，具有N个存储条目，N个所述存储条目与N个所述总线控制器一一对应，每个所述存储条目用于存储对应总线控制器所连接外部设备的控制信息和状态信息，以供工业处理器访问。2.根据权利要求1所述总线控制装置，其特征在于，所述输入输出控制寄存器堆具体用于：在接收到所述工业处理器发送的访问请求时，将第一目标存储条目中存储的控制信息和状态信息反馈给所述工业处理器，以使所述工业处理器根据所述状态信息和所述控制信息生成新的控制信息，以控制目标外部设备，其中，所述第一目标存储条目根据所述访问请求确定，所述目标外部设备根据所述新的控制信息确定。3.根据权利要求2所述总线控制装置，其特征在于，所述输入输出控制寄存器堆具体还用于：在接收到工业处理器发送的所述新的控制信息时，更新第二目标存储条目中存储的控制信息，并将所述新的控制信息通过对应的总线控制器发送至所述目标外部设备，以使所述目标外部设备执行所述新的控制信息，以及通过对应的总线控制器接收所述目标外部设备反馈的状态信息，更新所述第二目标存储条目中存储的状态信息，其中，所述第二目标存储条目为与所述目标外部设备对应的存储条目。4.根据权利要求3所述的总线控制装置，其特征在于，所述输入输出控制寄存器堆还包括：计算部件，分别与N个所述存储条目和N个所述总线控制器连接，并用以连接至所述工业处理器，用于将接收到的控制信息和状态信息存储至对应的存储条目，并将接收到的控制信息通过对应的总线控制器发送至对应的外部设备，以及根据接收到的访问请求，从对应存储条目中获取控制信息和状态信息反馈给所述工业处理器。5.根据权利要求3所述的总线控制装置，其特征在于，所述访问请求中携带有指示所述第一目标存储条目的地址信息，所述新的控制信息中携带有指示所述第二目标存储条目的地址信息。6.根据权利要求4所述的总线控制装置，其特征在于，N的取值为2。7.根据权利要求6所述的总线控制装置，其特征在于，两个所述总线控制器分别为集成电路I2C总线控制器和通用型输入输出GPIO总线控制器。8.根据权利要求7所述的总线控制装置，其特征在于，所述计算部件还用于：对所述I2C总线控制器反馈的状态信息进行实时运算，并根据运算结果生成GPIO控制信息，以及根据所述GPIO控制信息更新所述GPIO总线控制器对应的存储条目中存储的控制信息...
【专利技术属性】
技术研发人员：李德建，黎金旺，谭浪，冯曦，杨小坤，刘畅，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：
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